A rubin élénk piros színét a benne található krómionok adják, amelyek a korund ásvány egyik változatában, azaz a rubinban színeződnek. Ez a szín az érzelmek intenzitását és szenvedélyt szimbolizálja, így nem meglepő, hogy a rubin a szerelem és a vágy kövé
A króm hatására a rubin élénk vörös árnyalatot ölt, míg a smaragd ragyogó zöld színben pompázik.
"Szervetlen kémikus vagyok. A szakterületemen a kutatók azon dolgoznak, hogy megértsék a periódusos rendszert alkotó összes elem kémiáját. Sok szervetlen vegyész az átmeneti fémekkel - a periódusos rendszer közepén elhelyezkedő elemekkel - foglalkozik. Az átmeneti fémek közé tartozik az általunk ismert fémek többsége, például a vas (Fe) és az arany (Au). Az átmeneti fémekkel előállított vegyületek egyik jellemzője, hogy intenzív a színük. A természetben számos példát találunk erre, beleértve a drágaköveket és a festékpigmenteket. Még a vér színe is a vasat tartalmazó hemoglobin fehérjéből származik. Az átmeneti fémeket tartalmazó vegyületek színeinek vizsgálata igazán lenyűgöző tudományos eredményekhez vezet. Részben ez indított engem is e terület tanulmányozására" - írja Daniel Freedman, a Wisconsin-Stout Egyetem Tudományos, Technológiai, Mérnöki, Matematika és Menedzsment Főiskolájának dékánja a The Conversation portálon megjelent cikkében.
A rubin és a smaragd kitűnő példái annak, hogy egy apró mennyiségű átmeneti fém - jelen esetben a króm - hogyan képes varázslatos színeket varázsolni egy alapvetően jellegtelen ásványból. A kutató e rendkívüli természeti csodát emeli ki, amely nem csupán szépsége, hanem pénzben kifejezve is óriási értéket képvisel.
Mind a rubinok, mind a smaragdok ásványok, vagyis olyan kőzetek, amelyeknek állandó kémiai összetétele és atomi szinten rendkívül rendezett szerkezete van. Ha ez a rendkívül rendezett szerkezet mindhárom dimenzióban kiterjed, az ásvány kristály lesz.
A 20. század 1920-as éveiben a fizikusok által kidolgozott kristálytér-elmélet, vagyis a kristálymező-elmélet lehetővé teszi a tudósok számára, hogy megértsék, miért öltik fel a rubinok és smaragdok a jellegzetes színeiket. Ez az elmélet képes előrejelzéseket tenni arról, hogyan határozza meg az átmeneti fémion szerkezetét a körülötte elhelyezkedő atomok elrendeződése.
A rubinok legfőképpen a korund ásványból származnak, amely az alumínium és az oxigén elemeinek szabályos, ismétlődő elrendezését mutatja. Minden egyes alumíniumiont hat oxigénion vesz körül, ami a rubinok különleges színét és fényességét adja. Ezzel szemben a smaragdok a berill ásványhoz tartoznak, amely a berillium, alumínium, szilícium és oxigén kombinációjából épül fel. A berill kristályszerkezete bonyolultabb, mint a korundé, a további elemek variációi miatt, de itt is minden alumíniumiont hat oxigénion ölel körül, ami szintén hozzájárul a smaragdok egyedi szépségéhez.
A tiszta korund és a berill színtelen. A rubinok és smaragdok ragyogó színei nagyon kis mennyiségű króm jelenlétéből származnak. A króm a korund- vagy berillkristályban lévő alumínium körülbelül 1 százalékát helyettesíti, amikor a rubin vagy smaragd a föld alatt magas hőmérsékleten és nyomáson keletkezik. De hogyan képes egyetlen elem - a króm - létrehozni a rubin vörös és a smaragd zöld színét?
A rubinok és smaragdok különleges színeiket annak köszönhetik, hogy hasonlóan számos más anyaghoz, képesek elnyelni a fény spektrumának bizonyos részeit. A látható fény, például a napfény, a szivárvány minden színét magába foglalja: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya. Ezek a színek alkotják a látható fény csodálatos spektrumát, amely lehetővé teszi számunkra, hogy a világot színekben lássuk.
A tárgyak színét elsősorban az határozza meg, hogy milyen látható fényeket képesek elnyelni. Amikor egy anyag például a vörös fényt abszorbeálja, az azt jelenti, hogy a vörös hullámhosszú fény elnyelődik benne, míg a többi szín visszaverődik a környezetbe, így az agyunkban a fennmaradó fények keveréke jelenik meg. Ennek eredményeként a zöldtől a kékig terjedő árnyalatok dominálnak a látványban. Ha viszont az anyag a kéket nyeli el, akkor piros vagy narancssárga tónusban fog megjelenni számunkra.
A színtelen alumíniumiontól eltérően a krómion különleges fényelnyelési tulajdonságokkal bír, mivel a kék és zöld spektrumú fényt képes elnyelni, amikor oxigénionok veszik körül. A vörös fény viszont visszaverődik, ezért a rubinokban ezt a színt láthatjuk. A smaragdok esetében, habár a krómot hat oxigénion veszi körül, a kölcsönhatás a króm és az oxigénionok között gyengébb, amely a benne található szilícium és berillium jelenlétének köszönhető. Ennek eredményeként a smaragd elnyeli a kék és vörös fényt, míg a zöld fényt képes megőrizni, így az előtérbe kerül, és ezt láthatjuk a smaragd csodálatos zöld színében.